一種雙向恒流源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子技術(shù)的技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種高穩(wěn)定度雙向恒流源產(chǎn)生電路。
【背景技術(shù)】
[0002]恒流源在光纖通信、LED照明、激光器驅(qū)動等很多場合都有重要的應(yīng)用，而在某些場合，如激光器驅(qū)動中，恒流源的輸出電流穩(wěn)定度至關(guān)重要，輸出電流的不穩(wěn)定會影響激光器的壽命以及輸出光功率。常用的提高電流穩(wěn)定性的措施有:1、利用磁飽和電抗器的非線性磁化原理提高穩(wěn)定性；2、在負(fù)載回路中串聯(lián)大電阻(相對于負(fù)載電阻)；3、通過負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)電流自動穩(wěn)定。在這幾種方案中，第一種方案受器件本身的影響較大，對穩(wěn)定度的提高有限；第二種方案由于在負(fù)載回路中串聯(lián)了大電阻，可有效地減小負(fù)載電阻的變化對輸出電流的影響，但由于負(fù)載回路大電阻的存在，使得輸出電流很小，一般只能在毫安級，而且大部分功率都降在了大電阻上，也使得效率極低；第三種方案由于負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)本身具有的自動調(diào)整功能，可以使輸出電流自動穩(wěn)定，而不受負(fù)載變化的影響，因此是目前提高電流穩(wěn)定度的最有效的方法，但目前已公開的技術(shù)中，一般都是采取單一的線性反饋網(wǎng)絡(luò)，這種方案存在的最大缺點(diǎn)是，一旦反饋網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)將處于開環(huán)工作狀態(tài)，輸出電流將急劇增大，很容易損壞負(fù)載和電路本身，另一個(gè)缺點(diǎn)是使用場合受到限制，只能應(yīng)用在負(fù)載對電流是線性響應(yīng)的場合，在某些特定場合下，如負(fù)載對電流的響應(yīng)存在延遲或超前的情況，這種基于單一線性反饋網(wǎng)絡(luò)的恒流源將失去自動穩(wěn)定的能力。另外目前常見的恒流源多數(shù)都是單向輸出的，當(dāng)某些場合(如控制溫度器件加熱或制冷)需要雙向電流時(shí)，其使用將受至IJ限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種基于雙反饋PID控制的高穩(wěn)定度雙向恒流源電路。
[0004]本發(fā)明的具體的技術(shù)方案是:
[0005]—種雙向恒流源電路，結(jié)構(gòu)有電流設(shè)置模塊1、輸出控制模塊5、橋式輸出模塊6和第一反饋模塊7 ;其特征在于，結(jié)構(gòu)還有減法器模塊2、PID模塊3、限幅模塊4和第二反饋模塊8 ;電流設(shè)置模塊1的輸出端和第二反饋模塊8的輸出端與減法器模塊2的輸入端相連，減法器模塊2的輸出端接PID模塊3的輸入端，PID模塊3的輸出端接限幅模塊4的輸入端，限幅模塊4的輸出端接輸出控制模塊5的控制輸入端，第一反饋模塊7的輸出端接輸出控制模塊5的反饋輸入端，輸出控制模塊5的輸出端接橋式輸出模塊6的輸入端，橋式輸出模塊6的反饋輸出端同時(shí)接第一反饋模塊7的輸入端和第二反饋模塊8的輸入端；
[0006]所述的電流設(shè)置模塊1的結(jié)構(gòu)為:電阻R1的一端接電源VCC，另一端接穩(wěn)壓二極管D1的陰極和滑動變阻器W1的一端，穩(wěn)壓二極管D1的陽極接地，電阻R2的一端接電源VEE，另一端接穩(wěn)壓二極管D2的陽極和滑動變阻器W1的另一端，穩(wěn)壓二極管D2的陰極接地，滑動變阻器W1的滑線端接電阻R3的一端，電阻R3的另一端接運(yùn)放U1A的同相輸入端，運(yùn)放U1A的反相輸入端接電阻R4的一端和電阻R5的一端，電阻R4的另一端接地，電阻R5的另一端接運(yùn)放U1A的輸出端，運(yùn)放U1A的正電源端接電源VCC，負(fù)電源端接電源VEE，運(yùn)放U1A的輸出端作為電流設(shè)置模塊1的輸出端，記為端口 M1_0UT，接減法器模塊2的端口 M2_INI ；
[0007]所述的減法器模塊2的結(jié)構(gòu)為:電阻R6的一端作為減法器模塊2的一個(gè)輸入端，記為端口 M2_IN2，運(yùn)放U1B的反相輸入端接電阻R6的另一端和電阻R9的一端，電阻R9的另一端接運(yùn)放U1B的輸出端，電阻R7的一端作為減法器模塊2的另一個(gè)輸入端，記為端口M2_IN1，運(yùn)放U1B的同相輸入端接電阻R7的另一端和電阻R8的一端，電阻R8的另一端接地，運(yùn)放U1B的輸出端作為減法器模塊2的輸出端，記為端口 M2_0UT，接PID模塊3的端口M3_IN ；
[0008]所述的PID模塊3的結(jié)構(gòu)為:電阻R10的一端、電阻R17的一端和電阻R14的一端接在一起，作為PID模塊3的輸入端，記為端口 M3_IN，運(yùn)放U2A的反相輸入端接電阻R10的另一端和電阻R11的一端，電阻R11的另一端接運(yùn)放U2A的輸出端，電阻R12的一端接地，另一端接運(yùn)放U2A的同相輸入端，運(yùn)放U2A的正電源端接電源VCC，負(fù)電源端接電源VEE，運(yùn)放U2A的輸出端接電阻R13的一端，運(yùn)放U2B的反相輸入端接電阻R14的另一端和電容C1的一端，電容C1的另一端接運(yùn)放U2B的輸出端，電阻R15的一端接地，另一端接運(yùn)放U2B的同相輸入端，運(yùn)放U2B的輸出端接電阻R16的一端，電阻R17的另一端接電容C2的一端，運(yùn)放U3A的反相輸入端接電容C2的另一端和電阻R18的一端和電容C3的一端，電容C3的另一端和電阻R18的另一端接運(yùn)放U3A的輸出端，電阻R19的一端接地，另一端接運(yùn)放U3A的同相輸入端，運(yùn)放U3A的正電源端接電源VCC，負(fù)電源端接電源VEE，運(yùn)放U3A的輸出端接電阻R20的一端，電阻R13的另一端、電阻R16的另一端和電阻R20的另一端共同接運(yùn)放U3B的反相輸入端，電阻R21的一端接運(yùn)放U3B的反相輸入端，另一端接運(yùn)放U3B的輸出端，電阻R22的一端接運(yùn)放U3B的同相輸入端，另一端接地，運(yùn)放U3B的輸出端作為PID模塊3的輸出端，記為端口 M3_0UT，接限幅模塊4的端口 M4_IN ；
[0009]所述的限幅模塊4的結(jié)構(gòu)為:滑動變阻器W2的一端接地，另一端接電源VCC，滑線端接電阻R24的一端，運(yùn)放U4B的同相輸入端接電阻R24的另一端，反相輸入端和輸出端之間接電阻R23，輸出端接二極管D3的陰極，二極管D3的陽極接運(yùn)放U5B的同相輸入端，滑動變阻器W3的一端接地，另一端接電源VEE，滑線端接電阻R26的一端，運(yùn)放U4A的同相輸入端接電阻R26的另一端，反相輸入端和輸出端之間接電阻R25，輸出端接二極管D4的陽極，二極管D4的陰極接運(yùn)放U5B的同相輸入端，運(yùn)放U4A的正電源端接電源VCC，負(fù)電源端接電源VEE，運(yùn)放U5B的反相輸入端和輸出端之間接電阻R28，電阻R27的一端接運(yùn)放U5B的同相輸入端，另一端作為限幅模塊4的輸入端，記為端口 M4_IN，運(yùn)放U5B的輸出端作為限幅模塊4的輸出端，記為端口 M4_0UT，接輸出控制模塊5的端口 M5_IN ;
[0010]所述的輸出控制模塊5的結(jié)構(gòu)為:運(yùn)放U5A的正電源端接電源VCC，負(fù)電源端接電源VEE，反相輸入端和輸出端之間接電容C4，輸出端接電容C5的一端和電阻R29的一端，電容C5的另一端接地，電阻R29的另一端接運(yùn)放U6B的反相輸入端，運(yùn)放U6B的同相輸入端接地，反相輸入端和輸出端之間接電阻R30，輸出端接電容C6的一端，電容C6的另一端接地，運(yùn)放U5A的同相輸入端作為輸出控制模塊5的控制輸入端，記為端口 M5_IN，運(yùn)放U5A的反相輸入端作為輸出控制模塊5的反饋輸入端，記為端口 F_IN，運(yùn)放U5A的輸出端作為輸出控制模塊5的一個(gè)輸出端，記為端口 M5_0UT1，接橋式輸出模塊6的端口 M6_IN1，運(yùn)放U6B的輸出端作為輸出控制模塊5的另一個(gè)輸出端，記為端口 M5_0UT2，接橋式輸出模塊6的端口M6_IN2 ；
[0011]所述的橋式輸出模塊6的結(jié)構(gòu)為:電阻R31的一端作為橋式輸出模塊6的一個(gè)輸入端，記為端口 M6_IN1，電阻R32的一端作為橋式輸出模塊6的另一個(gè)輸入端，記為端口M6_IN2，電阻R31的另一端接達(dá)林頓管Q1的基極和達(dá)林頓管Q2的基極，達(dá)林頓管Q1的集電極接電源VCC，發(fā)射極接達(dá)林頓管Q2的發(fā)射極，達(dá)林頓管Q2的集電極接電源VEE，電阻R32的另一端接達(dá)林頓管Q3的基極和達(dá)林頓管Q4的基極，達(dá)林頓管Q3的集電極接電源VCC，發(fā)射極接達(dá)林頓管Q4的發(fā)射極，達(dá)林頓管Q4的集電極接電源VEE，所述的達(dá)林頓管Q1和達(dá)林頓管Q3是NPN型的，達(dá)林頓管Q2和達(dá)林頓管Q4是PNP型的，取樣電阻Rs的一端接達(dá)林頓管Q1的發(fā)射極，并作為橋式輸出模塊6的一個(gè)反饋輸出端，記為端口 M6_0UT1，接第一反饋模塊7的端口 M7_IN1和第二反饋模塊8的端口 M8_IN1，取樣電阻Rs的另一端接負(fù)載的一端，并作為橋式輸出模塊6的另一個(gè)反饋輸出端，記為端口 M6_0UT2，接第一反饋模塊7的端口 M7_IN2和第二反饋模塊8的端口 M8_IN2，達(dá)林頓管Q3的發(fā)射極和達(dá)林頓管Q4的發(fā)射極共同接負(fù)載的另一端；
[0012]所述的第一反饋模塊7的結(jié)構(gòu)為:運(yùn)放U6A的正電源端接電源VCC，負(fù)電源端接電源VEE，同相輸入端接電阻R33的一端和電阻R34的一端，反相輸入端接電阻R35的一端，反相輸入端和輸出端之間接電阻R36，電阻R34的另一端接地，電阻R33的另一端作為第一反饋模塊7的一個(gè)輸入端，記為端口 M7_IN1，電阻R35的另一端作為第一反饋模塊7的另一個(gè)輸入端，記為端口